铝合金超低温双增效应与成形性能

为解决大尺寸铝合金薄壁构件室温成形易开裂、热成形组织性能损伤的难题,基于铝合金超低温变形伸长率和硬化指数提高的“双增效应”,提出了铝合金超低温成形新原理;分析了变形温度、合金种类、热处理状态、晶粒尺寸对铝合金低温力学性能的影响规律,研究了铝合金在超低温下的宏观塑性变形行为,表征了低温变形诱发的滑移行为、微观应变、位错形态和断口形貌,获得了超低温下的极限胀形高度、极限拉深比、极限扩孔率和成形极限图,阐明了超低温复杂应力下铝合金成形性能显著提高的宏微观变形机理。超低温成形新原理为实现铝合金复杂形状构件成形提供了理论依据和新工艺方法。

2A12铝合金锥形曲面件超低温成形工艺研究

为解决铝合金锥形件常温成形起皱与开裂并存的难题,利用超低温增塑增强的双增效应,提出了铝合金锥形曲面件梯度超低温成形工艺。以直径300 mm的2A12铝合金锥形曲面件为研究对象,通过数值模拟和工艺实验,阐明不同锥度曲面件拉深变形过程的应力、应变和壁厚分布规律。结果表明,在液氮温度条件下,2A12-O铝合金延伸率相对常温可以提高92.1%、硬化指数提高29.2%,具有显著的“双增效应”。随着试件锥度增大,抑制起皱所需的最小压边力先增大后减小,等效应变最大区域由凹模圆角向凸模圆角转移,凸模圆角处发生集中变形,壁厚减薄严重。采用梯度超低温可以抑制凸模圆角区的集中变形,进而可以提高压边力来防止起皱,成功试制出锥形曲面试件,相对常温成形高度提高了132.9%。本文的研究可为铝合金深腔锥形曲面件一次性高性能精密成形提供理论指导。

铝锂合金曲面件超低温成形工艺

针对铝锂合金室温成形性差和热成形性能弱化的难题,利用发现的超低温下伸长率与硬化指数同时提高的双增效应,提出铝锂合金曲面件超低温成形新工艺。通过2195铝锂合金板材在不同温度和热处理状态下的超低温变形行为研究,确定发生双增效应的临界温度为低于-140℃,伸长率可提高至40%以上、硬化指数达到0.44;利用建立的超低温成形工艺实验装置,首次试制出直径200 mm的2195铝锂合金球底曲面件,深径比达到0.55、成形极限提高104%;阐明超低温成形试件壁厚分布规律与回弹规律,最大减薄率为10.3%。